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AFRP シート曲げ補強 RC 梁の耐衝撃挙動に及ぼすシート目付量の影響

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Academic year: 2022

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AFRP シート曲げ補強 RC 梁の耐衝撃挙動に及ぼすシート目付量の影響

釧路工業高等専門学校 フェロー ○ 岸  徳光 室蘭工業大学大学院 正 会 員  栗橋 祐介 土木研究所寒地土木研究所 正 会 員 今野 久志 三井住友建設(株) フェロー 三上  浩

1. はじめに

本研究では,AFRPシート曲げ補強RC梁の耐衝撃挙動 に及ぼすシート目付量の影響を検討することを目的に,目 付量の異なるAFRPシートを用いて曲げ補強したRC梁を 対象に重錘落下衝撃実験を実施した.

2. 実験概要

表1には,本実験に用いた試験体の一覧を示している.試 験体名の第1項目は無補強の場合にはNと示し,シート補 強の場合にはAとシート目付量(g/m2)の組合わせで示し ている.また,第2項目のHに付随する数値は重錘落下高 さ(m)を示している.なお,実験時におけるコンクリート の圧縮強度はN/A415およびA830試験体でそれぞれ23.4 および32.0 MPaであり,主鉄筋降伏強度はN/A415およ びA830試験体でそれぞれ358および369 MPaであった.

実験は,質量300 kg,先端直径200 mmの鋼製重錘を所定 の高さから落下させる単一載荷法により実施した.

図1には,試験体の形状寸法,配筋状況および補強の概 要を示している.本実験に用いた試験体の形状寸法(梁幅

×梁高×純スパン長)は200×250×3,000 mmである.

軸方向鉄筋は上下端にそれぞれD19を各2本配置し,梁 の端面に設置した厚さ9 mmの定着鋼板に溶接している.

また,せん断補強筋にはD10を用い,100 mm間隔で配筋 している.AFRPシートは,梁底面の補強範囲にブラスト 処理を施し,プライマーを塗布して指触乾燥状態であるこ とを確認の後,含浸接着樹脂を用いて接着を行っている.

3. 実験結果と考察 3.1 各種時刻歴応答波形

図2には,落下高さH= 2.0および2.5 mの場合におけ 表1 試験体一覧

試験体名 補強の有無 落下高さH(m) N-H2.0

無 2.0

N-H2.5 2.5

A415-H2.0 2.0

A415-H2.5 有 2.5

A415-H3.0 3.0

A830-H2.0 2.0

A830-H2.5 有 2.5

A830-H3.0 3.0

キーワード:AFRPシート,RC梁,耐衝撃挙動,シート目付量,重錘落下衝撃実験

連絡先:〒050-8585 室蘭工業大学大学院 くらし環境系領域 社会基盤ユニット TEL/FAX 0143-46-5228  

1450 50

1500

(mm) 1700

200 250170

120 40 404040

200 200

P CL

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D19

AFRPࠪ࡯࠻

図1 試験体の形状寸法,配筋および補強状況

る各種時刻歴応答波形を示している.図2 (a)より,重錘 衝撃力波形は,試験体や落下高さによらず振幅が大きく継 続時間が1 ms程度の第1波に振幅が小さい第2波目が後 続する性状を示していることが分かる.

図2 (b)より,支点反力は継続時間が40∼50 ms程度の 主波動に高周波成分が合成された性状を示していることが 分かる.最大振幅は,シート目付量の大きいA830試験体 の場合が最も大きく,落下高さの増加に対応して増大する 傾向にある.また,主波動継続時間は曲げ補強した場合が 無補強の場合よりも小さいものの,シート目付量による違 いは顕著ではない.

図2 (c)より,載荷点変位は,いずれの試験体において

も最大振幅を示す第1波が励起した後,減衰自由振動状態 に至っていることが分かる.また,最大振幅およびその周 期はシート目付量の大きいA830試験体の場合が最も小さ い.これは,A830試験体の曲げ剛性が最も大きいことに よるものと推察される.

以上のことから,AFRPシート曲げ補強により,衝撃荷 重載荷時の変形量を抑制できることや,その効果はシート 目付量の増加に伴って増大することが明らかになった.

3.2 各種応答値と落下高さの関係

図3には,各種応答値と落下高さHの関係を示してい

る.図3 (a)より,重錘衝撃力は,N試験体と比較して

A415/830試験体の場合に大きな値を示していることが分 かる.これは,AFRPシートを用いて補強することにより 曲げ剛性が増加することによるものと考えられる.図3 (b)より,支点反力は,落下高さによらずA415/830試験体 の場合がN試験体よりも大きな値を示していることが分 土木学会第69回年次学術講演会(平成26年9月)

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Ⅰ‑281

(2)

-700 0 700

1400㊀㍝ⴣ᠄ജ (kN)

-200 0 200

400ᡰὐ෻ജ (kN)

-45 0 45

90タ⩄ὐᄌ૏ (mm)

-700 0 700 1400

-200 0 200 400

-45 0 45 90

N ⹜㛎૕ A415 ⹜㛎૕ A830 ⹜㛎૕

(a) ㊀㍝ⴣ᠄ജ (b) ᡰὐ෻ജ (c) タ⩄ὐᄌ૏

-5 0 5 10 15 20

time (ms)

-20 0 20 40 60 80 time (ms)

-40 0 40 80 120 160 time (ms)

⪭ਅ㜞ߐ H = 2.0 m

⪭ਅ㜞ߐ H = 2.5 m

図2 重錘衝撃力,支点反力および載荷点変位に関する時刻歴応答波形

A830 ⹜㛎૕

A415 ⹜㛎૕

N ⹜㛎૕

(b) ᦨᄢᡰὐ෻ജ

ᦨᄢᡰὐ෻ജ(kN)

⪭ਅ㜞ߐ H (m)2.0 2.5 3.0 3.5 0

100 200 300 400

0

ᦨᄢᄌ૏(mm)

(c) ᦨᄢᄌ૏

⪭ਅ㜞ߐ H (m)2.0 2.5 3.0 3.5 0

25 50 75 100

0

(d) ᱷ⇐ᄌ૏

ᱷ⇐ᄌ૏(mm)

⪭ਅ㜞ߐ H (m)2.0 2.5 3.0 3.5 00

25 50 75 100

(a) ᦨᄢ㊀㍝ⴣ᠄ജ

ᦨᄢ㊀㍝ⴣ᠄ജ(kN)

⪭ਅ㜞ߐ H (m)2.0 2.5 3.0 3.5 00

350 700 1050 1400

図3 各種応答値と落下高さの関係

N ⹜㛎૕ A415 ⹜㛎૕ A830 ⹜㛎૕

写真1 H= 2.5 mにおけるひび割れ分布性状の比較

かる.これは,AFRPシートを用いて補強することにより 梁の曲げ耐力が増加しているためであると推察される.

図3 (c)より,最大変位はA415/830試験体の場合にはN 試験体に比較して小さいことが分かる.これは,前述のよ うにシート補強によってRC梁の曲げ剛性が増加すること により変形が抑制されたことを示している.一方,落下高 さH= 3.0 mにおいて,A415/830試験体は両者同程度の 値を示している.これは,ともにシート破断したことによ るものと推察され,落下高さH= 2.5 mにおけるN試験 体と類似の値となっている.

図3 (d)より,残留変位は最大変位と同様の傾向を示し

ていることが分かる.このことから,シート破断に至るま では,シート補強することによって変形を大幅に抑制可能 であることが明らかになった.

3.3 ひび割れ分布性状

写真1には,載荷点近傍におけるひび割れ分布性状を落

下高さH= 2.5 mの場合について示している.写真より,

N試験体の場合には,重錘衝突位置から斜め下方に進展す るひび割れとスパン中央部に曲げひび割れの開口が見られ る.一方,A415/830試験体の場合には,著しいひび割れ の開口は見られないが,多数の曲げひび割れやアーチ状お よび斜めひび割れが発生している.また,A415はA830 の場合に比べ上下縁かぶりコンクリートの損傷が著しい.

以上より,AFRPシートの目付量を大きくすることでRC 梁の損傷を抑制可能であるものと判断される.

4. まとめ

本実験結果より,RC梁をAFRPシートで曲げ補強する ことにより,衝撃荷重載荷時における載荷点変位や残留変 位および,ひび割れの開口や上下縁コンクリートの損傷を 抑制可能であり,その効果はシート目付量が大きいほど大 きく示されることが明らかになった.

土木学会第69回年次学術講演会(平成26年9月)

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